如圖所示(俯視),MN和PQ是兩根固定在同一水平面上的足夠長且電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌,兩導(dǎo)軌間距L=0.2m,其間有一個方向垂直水平面豎直向下的勻強磁場B
1=5.0T.導(dǎo)軌上NQ之間接一電阻R
1=0.40Ω,阻值為R
2=0.10Ω的金屬桿垂直導(dǎo)軌放置并與導(dǎo)軌始終保持良好接觸.兩導(dǎo)軌右端通過金屬導(dǎo)線分別與電容器C的兩極相連.電容器C緊挨帶有小孔的固定絕緣彈性圓筒,圓筒壁光滑,筒內(nèi)有垂直水平面豎直向下的勻強磁場B
2,O是圓筒的圓心,圓筒的內(nèi)半徑r=0.40m.
(1)用一個方向平行于MN水平向左且功率P=80W的外力F拉金屬桿,使桿從靜止開始向左運動.已知桿受到的摩擦阻力大小恒為f=6N,求求當(dāng)金屬桿最終勻速運動時的速度大。
(2)計算金屬桿勻速運動時電容器兩極板間的電勢差;
(3)當(dāng)金屬桿處于(1)問中的勻速運動狀態(tài)時,電容器C內(nèi)緊靠極板D處的一個帶正電的粒子加速后從a孔垂直磁場B
2并正對著圓心O進入圓筒中,該帶電粒子與圓筒壁碰撞兩次后恰好又從小孔a射出圓筒.已知該帶電粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞時電量和能量都不損失,不計粒子的初速度、重力和空氣阻力,粒子的荷質(zhì)比
=5×10
7C/kg,求磁感應(yīng)強度B
2的大小.